DE19637607A1 - Pressure switch device, in particular for automotive technology - Google Patents
Pressure switch device, in particular for automotive technologyInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Druckschalteinrichtung, insbeson dere für die Kraftfahrzeugtechnik, welche es ermöglicht, Schaltvorgänge abhängig von dem Druck eines zu überwachenden Druckmediums auszulösen. Solche Druckschalteinrichtungen fin den beispielsweise zur Überwachung des Öldrucks in einem Kfz- Motor oder des Bremsdrucks Verwendung.The invention relates to a pressure switch device, in particular for automotive technology, which enables Switching operations depending on the pressure of a monitored Trigger media. Such pressure switch devices fin for example to monitor the oil pressure in a motor vehicle Engine or brake pressure use.
Bisher bekannte Druckschalter umfassen in der Regel ein mecha nisches Stellglied, welches abhängig vom Druck des zu über wachenden Druckmediums eine bestimmte Position einnimmt und infolge von Druckveränderungen eine beispielsweise translato rische Bewegung vollführt. Durch die Bewegung des Stellglieds wird bei einem bestimmten Schwellwertdruck ein elektrischer Kontakt geschlossen. Die Bestimmung des Schwellwertdrucks kann dadurch erfolgen, daß entweder eine das Stellglied beaufschla gende Federkraft, welche entgegen der durch das Druckmedium erzeugten Druckkraft entgegenwirkt, verändert wird oder daß der zu betätigende Schaltkontakt entlang des Bewegungsweges des Stellglieds verschoben wird.Previously known pressure switches usually include a mecha African actuator, which depends on the pressure of the over media in a certain position and due to changes in pressure, for example, translato movement. By the movement of the actuator becomes electrical at a certain threshold pressure Contact closed. The determination of the threshold pressure can in that either act on the actuator spring force, which counteracts that caused by the pressure medium counteracts generated pressure force, is changed or that the switch contact to be operated along the path of movement of the actuator is moved.
Es sind auch bereits derartige mechanische Druckschalter be kannt, bei denen nicht nur ein einziger, sondern mehrere Schaltschwellwerte definiert sind. Das Festlegen jedes Schalt schwellwerts erfolgt wiederum durch das Vorsehen jeweils eines Kontakts an einer vorbestimmten Schaltposition entlang des Verstellwegs des bewegbaren Stellglieds, welche dem gewünsch ten Druck-Schaltschwellwert entspricht.There are also mechanical pressure switches of this type knows, where not just one, but several Switching threshold values are defined. Setting each shift threshold value is in turn provided by providing one each Contact at a predetermined switching position along the Adjustment path of the movable actuator, which the desired corresponds to the pressure switching threshold.
Diese bekannten mechanischen Druckschalter weisen den Nachteil auf, daß eine Anpassung des Schalters an Kundenwünsche, bei spielsweise das Vorsehen von mehr oder weniger Schaltkontakten bzw. Druck-Schaltschwellwerten jeweils ein Redesign des Schal ters erforderlich macht. Auch für den Fall, daß lediglich eine Veränderung eines oder mehrerer Schaltschwellwerte gewünscht wird, ist jeweils ein mechanischer Eingriff bzw. ein erneutes Redesign des Schalters erforderlich.These known mechanical pressure switches have the disadvantage on that an adjustment of the switch to customer requirements for example the provision of more or fewer switching contacts or pressure switching threshold values a redesign of the scarf ters required. Even in the event that only one Change of one or more switching threshold values is desired is a mechanical intervention or a new one Redesign of the switch required.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Druckschalteinrichtung, insbesondere für die Kraftfahr zeugtechnik, zu schaffen, welche ein einfaches Anpassen an Kundenwünsche, insbesondere eine Veränderung der Anzahl der Schaltschwellwerte oder eine Veränderung der Schaltschwell werte, ermöglicht.The present invention is therefore based on the object a pressure switch, especially for motor vehicles tooling, to create what an easy customization Customer requests, especially a change in the number of Switching threshold values or a change in the switching threshold values, enables.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patent anspruchs 1.The invention solves this problem with the features of the patent claim 1.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß durch die Ver wendung eines Drucksensors, welcher den Druck des zu überwa chenden Druckmediums in ein elektrisches Signal umwandelt, und durch eine entsprechende elektronische Auswertung des Signals eine hohe Flexibilität der Druckschalteinrichtung hinsicht lich deren Anpassung an Kundenwünsche ermöglicht wird, da dies durch relativ einfache Änderungen bei der Signalauswertung des Sensors erfolgen kann.The invention is based on the knowledge that the Ver use of a pressure sensor which monitors the pressure of the appropriate printing medium into an electrical signal, and through a corresponding electronic evaluation of the signal high flexibility of the pressure switch device Lich their adaptation to customer requirements is made possible because this due to relatively simple changes in the signal evaluation of the Sensor can be done.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Druckschalteinrichtung ist die das elektrische Signal des Drucksensors auswertende und verarbeitende Auswerte- und Schalteinheit zusammen mit dem Drucksensor in einem Gehäuse der Druckschalteinrichtung integriert. Zwar kann das elektri sche Sensorsignal, welches vorzugsweise eine dem Druck des zu überwachenden Druckmediums proportionale Spannung ist, auch einer externen, beispielsweise übergeordneten Steuereinheit zugeführt werden, jedoch wäre es hierzu erforderlich, das analoge Sensorsignal über eine längere Strecke zu führen, wobei mit der elektromagnetischen Einstreuung von Störungen und mit hierdurch verursachten Fehlfunktionen des Systems zu rechnen wäre.In the preferred embodiment of the invention Pressure switch device is the electrical signal of the Pressure sensor evaluating and processing evaluation and Switch unit together with the pressure sensor in one housing the pressure switch device integrated. Although the electri cal sensor signal, which preferably one to the pressure of the monitoring media is proportional voltage, too an external, for example higher-level control unit be supplied, however, this would require that to carry the analog sensor signal over a longer distance being with the electromagnetic interference of interference and malfunction of the system caused thereby would be expected.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Auswerte- und Schalteinheit einen Speicher zur Speicherung eines oder mehrerer Schaltschwellwerte zur Definition entspre chender Schaltpunkte auf.In the preferred embodiment of the invention, the Evaluation and switching unit a memory for storage one or more switching threshold values correspond to the definition switching points.
Gleichzeitig kann einem oder mehreren Schaltschwellwerten ein Timer oder eine vorbestimmte Timerzeit zugeordnet sein, so daß der nach jedem Schaltvorgang erreichte Schaltzustand zumindest für die dem betreffenden Schaltschwellwert zugeordnete Timerzeit aufrechterhalten werden kann. Auf diese Weise kann eine zeitliche Hysterese oder die Funktion eines monostabilen Kippgliedes realisiert werden.At the same time one or more switching threshold values can be set Timer or a predetermined timer time can be assigned so that the switching state reached after each switching operation at least for those assigned to the relevant switching threshold Timer time can be maintained. That way a temporal hysteresis or the function of a monostable Flip-flop can be realized.
Zur Realisierung einer Hysterese hinsichtlich des Drucks kön nen zudem jeweils zwei Schaltschwellwerte einander zugeordnet sein, wobei der höhere oder der niedrigere der beiden Schwell werte den Schaltpunkt für das Umschalten von einem ersten Schaltzustand in einem zweiten Schaltzustand und der jeweils andere der beiden Schaltschwellwerte den Schaltpunkt für das Umschalten von dem zweiten Schaltzustand in den ersten Schalt zustand definiert. So kann beispielsweise bei einem Druckan stieg bei dem höheren der beiden Schaltschwellwerte ein Signal ausgelöst werden, welches erst dann wieder verschwindet, wenn der niedrigere der beiden Schaltschwellwerte unterschritten wird. Auf diese Weise wird ein instabiler Zustand und ein damit verbundenes dauerndes Hin- und Herschalten zwischen zwei Zuständen vermieden, was bei der Verwendung lediglich eines einzigen Schaltschwellwerts der Fall wäre, wenn der Druck kurzzeitige Schwankungen im Bereich des Schaltpunkts aufweisen würde. To implement a hysteresis with regard to the pressure Two switching threshold values are also assigned to each other be the higher or the lower of the two threshold evaluate the switching point for switching from a first one Switching state in a second switching state and each other of the two switching thresholds the switching point for the Switching from the second switching state to the first switching state defined. For example, in the case of a print a signal increased at the higher of the two switching threshold values triggered, which only disappears when the lower of the two switching threshold values fell below becomes. This way, an unstable condition and a associated constant switching back and forth between two Conditions avoided, which is when using only one only switching threshold would be the case if the pressure have short-term fluctuations in the range of the switching point would.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schaltschwellwerte in einem nicht-flüchtigen Speicher, bei spielsweise einem ROM (Read Only Memory), gespeichert.In the preferred embodiment of the invention, the Switching threshold values in a non-volatile memory, at for example, a ROM (Read Only Memory).
Die Auswerte- und Schalteinheit kann als Mikroprozessorschal tung ausgebildet sein, wobei die Schaltfunktionen durch eine geeignete Software realisierbar sind. Das Anpassen der Druck schalteinrichtung an Kundenwünsche kann dann einfach durch eine Änderung der Software erfolgen, vorausgesetzt, die Mikro prozessorschaltung ist hardwaremäßig ausreichend dimen sioniert, insbesondere im Hinblick auf die Anzahl der mögli chen Schaltausgänge.The evaluation and switching unit can be a microprocessor scarf device be formed, the switching functions by a suitable software can be implemented. Adjusting the pressure switching device to customer requirements can then simply by a change to the software will be made, provided the micro processor circuitry is sufficiently dimensioned in terms of hardware sions, especially with regard to the number of poss Chen switching outputs.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die Auswerte- und Schalteinheit einen anwenderspezifischen inte grierten Schaltkreis (ASIC) mit dem die gewünschten Schalt funktionen realisierbar sind. Bei einem Redesign des Schalters ist daher lediglich ein Redesign des anwenderspezifischen integrierten Schaltkreises erforderlich, was jedoch im Ver gleich zu einem mechanischen Redesign bisher bekannter mecha nischer Druckschalter mit einem weitaus geringeren Aufwand verbunden ist.In the preferred embodiment of the invention, the Evaluation and switching unit a user-specific inte circuit (ASIC) with the desired circuit functions are feasible. With a redesign of the switch is therefore only a redesign of the user-specific integrated circuit required, but what in Ver immediately to a mechanical redesign of previously known mecha pressure switch with much less effort connected is.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind ein oder mehrere Ausgänge der Auswerte- und Schalteinheit mit entsprechenden Anschlußkontakten des Gehäuses verbunden, an denen die Schaltfunktionen abgreifbar sind. Weist die Auswer te- und Schalteinheit eine entsprechende Leistungselektronik auf, so ist sogar direkt das Schalten von Verbrauchern auch höherer Leistung möglich.In the preferred embodiment of the invention, a or several outputs of the evaluation and switching unit with corresponding connection contacts of the housing connected which the switching functions can be tapped. Instructs the Auswer the corresponding power electronics on, so is switching consumers directly higher performance possible.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Auswerte- und Schalteinheit ein Businterface nachgeschaltet sein, mit Hilfe dessen die Auswerte- und Schalteinheit Informationen über zu bewirkende Schaltfunktionen an eine übergeordnete Steuerein heit übermitteln kann. Die eigentlichen Schaltfunktionen kön nen dann von der übergeordneten Steuereinheit ausgelöst wer den. Das Businterface kann hierzu ebenfalls im Gehäuse der Druckschalteinrichtung angeordnet sein.In a further embodiment, the evaluation and Switch unit a bus interface downstream, with the help the evaluation and switching unit information about effecting switching functions to a higher-level control unit can transmit. The actual switching functions can then triggered by the higher-level control unit the. The bus interface can also be in the housing of the Pressure switching device can be arranged.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further embodiments of the invention result from the Subclaims.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung darge stellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to the drawing illustrated embodiments explained in more detail.
In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gehäuse einer Druck schalteinrichtung nach der Erfindung, Fig. 1 shows a longitudinal section through the housing of a pressure switching device according to the invention,
Fig. 2a ein Blockschaltbild der Elektronik zur Signalver arbeitung in einer ersten Ausführungsform der Er findung und Fig. 2a is a block diagram of the electronics for signal processing in a first embodiment of the invention and
Fig. 2b das Blockschaltbild der Elektronik zur Signalver arbeitung in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 2b shows the block diagram of the electronics for signal processing in a second embodiment of the invention.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Druckschalteinrichtung 1, die aus einem zweiteiligen Gehäuse 3 besteht, in welchem eine Druckmeßzelle 5 angeordnet ist. Fig. 1 shows an embodiment of a pressure switch device 1 of the invention, which consists of a two-part housing 3, in which is arranged a pressure measuring cell. 5
Die Druckmeßzelle 5 ist in einem unteren, ersten Gehäuseteil 3a montiert, welches hierzu eine Ausnehmung 7 aufweist. Die Ausnehmung 7 kann beispielsweise in Form einer Bohrung ausge bildet sein, welche zumindest in ihrem unterem Teil einen Innendurchmesser aufweist, der im wesentlichen dem Außen durchmesser des vorzugsweise scheibenförmig ausgebildeten Meßzellengehäuses 9 entspricht. The pressure measuring cell 5 is mounted in a lower, first housing part 3 a, which has a recess 7 for this purpose. The recess 7 can be formed, for example, in the form of a bore which, at least in its lower part, has an inside diameter which essentially corresponds to the outside diameter of the preferably disc-shaped measuring cell housing 9 .
Dieses erstes Gehäuseteil 3a weist in seinem unteren Bereich einen im wesentlichen kreiszylindrischen Fortsatz 11 auf, welcher mittels eines daran vorgesehenen Außengewindes 13 in eine entsprechende Gewindebohrung am Montageort, beispiels weise an einem Zylinder eines Bremssystems oder im Motorblock, einschraubbar ist.This first housing part 3 a has in its lower region an essentially circular-cylindrical extension 11 , which can be screwed into an appropriate threaded bore at the installation location, for example on a cylinder of a brake system or in the engine block, by means of an external thread 13 provided thereon.
Für das Zuführen des Druckmediums, dessen Druck zu erfassen ist, ist ausgehend von der Stirnfläche des Fortsatzes 11 des ersten Gehäuseteils 3a eine Zuführöffnung 15 vorgesehen, durch welche das Druckmedium an die Druckmeßzelle herangeführt wird.For the supply of the pressure medium, the pressure of which is to be recorded, a supply opening 15 is provided, starting from the end face of the extension 11 of the first housing part 3 a, through which the pressure medium is fed to the pressure measuring cell.
Die Druckmeßzelle weist in ihrem Meßzellengehäuse 9 einen Durchbruch 17 auf, der, wie in Fig. 1 dargestellt, im unteren Bereich des Meßzellengehäuses 9 als Bohrung relativ geringen Durchmessers und im oberen Bereich des Meßzellengehäuses 9 als Bohrung größeren Durchmessers ausgebildet sein kann. Im oberen Bereich der Bohrung größeren Durchmessers ist ein bezüglich des Durchmessers nochmals erweiterter Bereich vorgesehen, der zur Aufnahme eines Trägers 19 dient, auf welchem der eigentli che Drucksensor 21 angeordnet ist. Dieser kann beispielsweise als Siliziummembran mit integrierten piezoresistiven Halblei terwiderständen ausgebildet sein. Der Träger weist Anschluß pins 23 auf, welche mittels Bonddrähten 25 mit dem Drucksensor 21 verbunden sind. In vorteilhafter Weise kann der Träger als TO-Gehäuse ausgebildet sein, die üblicherweise zur Aufnahme von Transistoren oder anderen Halbleiterbauelementen dienen. Hierdurch ergibt sich der Vorteil günstiger Herstellkosten.The pressure measuring cell has an opening 17 in its measuring cell housing 9 , which, as shown in FIG. 1, can be formed as a relatively small diameter bore in the lower region of the measuring cell housing 9 and as a larger diameter bore in the upper region of the measuring cell housing 9 . In the upper region of the larger diameter bore, a region which is again enlarged with respect to the diameter is provided and is used to hold a carrier 19 on which the pressure sensor 21 is arranged. This can be formed, for example, as a silicon membrane with integrated piezoresistive semiconductor resistances. The carrier has connection pins 23 , which are connected by means of bonding wires 25 to the pressure sensor 21 . The carrier can advantageously be designed as a TO housing, which is usually used to hold transistors or other semiconductor components. This has the advantage of lower manufacturing costs.
Das TO-Gehäuse bzw. dessen Träger 19 kann dann nach dem Ein setzen in den erweiterten oberen Bereich des Durchbruchs des metallischen Meßzellengehäuses 9 mit diesem dicht verschweißt werden. Als Schweißverfahren kann hierbei das Widerstands schweißverfahren eingesetzt werden, welches ebenfalls den Vorteil günstiger Herstellkosten mit sich bringt. The TO housing or its carrier 19 can then be placed tightly welded to the expanded measuring cell housing 9 after it has been inserted. The resistance welding process can be used as the welding process, which also has the advantage of lower manufacturing costs.
Nach dem Verschweißen des Trägers 19 mit dem Meßzellengehäuse 9 kann dann der verbleibende Innenraum des Durchbruchs 17 mit einem Druckübertragungsmedium 27 gefüllt werden.After welding the carrier 19 to the measuring cell housing 9, the remaining interior of the aperture can then be 17 filled with a pressure transmission medium 27th
Das Druckübertragungsmedium 27 besitzt vorzugsweise gelartige oder geleeartige Konsistenz. Bei einer gelartigen Konsistenz wird erfindungsgemäß die Viskosität so gewählt, daß ein Aus laufen des Druckübertragungsmediums 27 aus der Beauf schlagungsöffnung 29 des Meßzellengehäuses 9 selbst dann ver hindert wird oder zumindest tolerierbar langsam erfolgt, wenn die Achse der Beaufschlagungsöffnung 29 nicht exakt parallel zur Schwerkraft verläuft und die Beaufschlagungsöffnung nach oben zeigt.The pressure transmission medium 27 preferably has a gel-like or jelly-like consistency. With a gel-like consistency, the viscosity is chosen according to the invention such that running out of the pressure transmission medium 27 from the impingement opening 29 of the measuring cell housing 9 is prevented or at least tolerably slow if the axis of the impingement opening 29 is not exactly parallel to gravity and the pressurization opening points upwards.
Bei Verwendung eines Druckübertragungsmediums mit geleeartiger Konsistenz ist ein Auslaufen infolge des sich in Richtung der Austrittsöffnung der Beaufschlagungsöffnung 29 verjüngenden Querschnitts ohnehin unmöglich. Bei geleeartiger Konsistenz des Druckübertragungsmediums 27 ist jedoch darauf zu achten, daß dessen Härte/Elastizität so gewählt werden, daß eine wirk same Druckübertragung von der Austrittsöffnung der Beaufschla gungsöffnung 29 auf den eigentlichen Drucksensor 21 gewähr leistet ist.If a pressure transmission medium with a jelly-like consistency is used, leakage is impossible in any case as a result of the cross section tapering in the direction of the outlet opening of the loading opening 29 . With jelly-like consistency of the pressure transmission medium 27 , however, care must be taken that its hardness / elasticity is selected such that an effective pressure transmission from the outlet opening of the supply opening 29 to the actual pressure sensor 21 is ensured.
Als Druckübertragungsmedium eignet sich insbesondere ein Zwei komponenten-Silikongel oder ein Zweikomponenten-Silikon-Kau tschukgel mit jeweils geleeartiger oder gelartiger Konsistenz Verwendung. Ein derartiges Druckübertragungsmedium weist den Vorteil auf, daß unmittelbar nach dem Mischen der beiden Kom ponenten das Druckübertragungsmedium noch eine relativ hohe Viskosität aufweist, so daß ein einfaches Befüllen des Innen raums des Durchbruchs 17 des Meßzellengehäuses 9, insbesondere das vollständige Ausfüllen des Durchbruchs mit dem Drucküber tragungsmedium, sichergestellt ist. A two-component silicone gel or a two-component silicone rubber gel, each with a jelly-like or gel-like consistency, is particularly suitable as the pressure transmission medium. Such a pressure transmission medium has the advantage that immediately after mixing the two components the pressure transmission medium still has a relatively high viscosity, so that a simple filling of the interior of the opening 17 of the measuring cell housing 9 , in particular the complete filling of the opening with the pressure over medium is ensured.
Die beiden Komponenten "härten" infolge einer chemischen Reak tion, die beispielsweise durch Zuführen von Wärme oder UV- Licht unterstützt werden kann aus bzw. nehmen dann die ge wünschte geleeartige oder gelartige Konsistenz an. Die ge wünschte Konsistenz kann durch das Festlegen eines entspre chenden Mischungsverhältnisses der beiden Komponenten einge stellt werden.The two components "harden" due to a chemical reac tion, for example by adding heat or UV Light can be supported or then take the ge wanted jelly-like or gel-like consistency. The ge Desired consistency can be achieved by specifying one Appropriate mixing ratio of the two components be put.
Nach dem Füllen des Innenraums des Durchbruchs 17 mit dem Druckübertragungsmedium wird eine Trennmembran 31 bodenseitig in die Ausnehmung 7 des unteren ersten Gehäuseteils 3a der Drucksensoreinheit 1 eingelegt. Die Trennmembran ist zumindest so groß gewählt, daß die bodenseitige Eintrittsöffnung der Zuführöffnung 15 für das Druckmedium abgedeckt ist. Zur Ge währleistung einer möglichst zuverlässigen Abdichtung kann die Trennmembran 31, wie in Fig. 1 dargestellt, kreisförmig ausge bildet sein, wobei der Durchmesser der Trennmembran ebenfalls im wesentlichen dem Innendurchmesser des unteren Bereichs der Ausnehmung 7 entspricht.After the interior of the opening 17 has been filled with the pressure transmission medium, a separating membrane 31 is inserted into the recess 7 of the lower first housing part 3 a of the pressure sensor unit 1 on the bottom side. The separating membrane is chosen at least so large that the bottom inlet opening of the feed opening 15 for the pressure medium is covered. In order to ensure the most reliable sealing possible, the separating membrane 31 , as shown in FIG. 1, can be circular, the diameter of the separating membrane also essentially corresponding to the inside diameter of the lower region of the recess 7 .
Um das Innere des Gehäuses 7 und gleichzeitig den Innenraum des Durchbruchs 17 des Meßzellengehäuses 9 sicher gegen das über die Zuführöffnung 15 zugeführte Druckmedium abzudichten, können sowohl an der unteren Stirnseite des Meßzellengehäuses 9 als auch im Boden der Ausnehmung 7 des unteren Gehäuseteils 3a Nuten zur Aufnahme von Dichtelementen 33 vorgesehen sein, die vorzugsweise als O-Ringe ausgebildet sein können. Die Tiefe der Nuten ist dabei so gewählt, daß die Dichtelemente, die eine ausreichende Elastizität bzw. Kompressibilität auf weisen, im nicht-montierten Zustand des Meßzellengehäuses geringfügig über die jeweilige Oberfläche hinausragen.In order to securely seal the inside of the housing 7 and at the same time the interior of the opening 17 of the measuring cell housing 9 against the pressure medium supplied via the feed opening 15 , grooves 3 a can be provided both on the lower end face of the measuring cell housing 9 and in the bottom of the recess 7 of the lower housing part 3 Recording of sealing elements 33 may be provided, which may preferably be designed as O-rings. The depth of the grooves is chosen so that the sealing elements, which have sufficient elasticity or compressibility, protrude slightly above the respective surface when the measuring cell housing is not assembled.
Nach dem Einlegen der Trennmembran 31 in die Ausnehmung 7 wird die Meßzelle 5 in die Ausnehmung eingeführt, bis diese eben falls mit ihrer Unterseite auf der Trennmembran 31 aufliegt. After inserting the separating membrane 31 into the recess 7 , the measuring cell 5 is inserted into the recess until it just lies with its underside on the separating membrane 31 .
In dieser Stellung wird die Meßzelle 5 fixiert, wobei sicher zustellen ist, daß ein ausreichender Druck in Richtung auf den Boden der Ausnehmung 7 zur Gewährleistung einer ausreichenden Dichtigkeit ausgeübt wird. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann das Fixieren der Meßzelle 5 dadurch erfolgen, daß mittels eines Schälvorgangs ein oder mehrere Bereiche oder ein umlaufender Bereich der seitlichen Innenwandung der Ausnehmung 7 in eine das Meßzellengehäuse hintergreifende Stellung gebracht werden. Auf diese Weise kann gleichzeitig ein entsprechender Druck auf das Meßzellengehäuse 9 erzeugt werden, der auch nach Beendi gung des Schälprozesses im wesentlichen erhalten bleibt.In this position, the measuring cell 5 is fixed, it being necessary to ensure that sufficient pressure is exerted in the direction of the bottom of the recess 7 to ensure sufficient tightness. As shown in FIG. 1, the measuring cell 5 can be fixed in that one or more areas or a peripheral area of the lateral inner wall of the recess 7 are brought into a position engaging behind the measuring cell housing by means of a peeling process. In this way, a corresponding pressure can be generated on the measuring cell housing 9 at the same time, which is essentially retained even after the peeling process has ended.
Auf diese Weise können mittels eines einzigen Herstellungs schritts gleichzeitig der Innenraum des Durchbruchs 17 mit dem darin befindlichen Druckübertragungsmedium und auch der Innen raum der Ausnehmung 7 des unteren Gehäuseteils 3a abgedichtet werden.In this way, the interior of the opening 17 with the pressure transmission medium therein and the interior of the recess 7 of the lower housing part 3 a can be sealed at the same time by means of a single manufacturing step.
Im oberen zweiten Gehäuseteil 3b sind in einem Steckeran schlußbereich, welcher als Buchse ausgebildet ist, Anschluß kontakte 37 vorgesehen, über die die Drucksensoreinheit 1 mittels eines nicht dargestellten Steckers kontaktiert werden kann. Die Anschlußkontakte 37 können beispielsweise mittels Anschlußleitungen 39 mit einer ebenfalls im oberen zweiten Gehäuseteil 3b gehaltenen elektronischen Schaltung 41 verbun den sein.In the upper second housing part 3 b in a connector area, which is designed as a socket, connection contacts 37 are provided, via which the pressure sensor unit 1 can be contacted by means of a plug, not shown. The connecting contacts 37 can be connected to the electronic circuit 41 , for example by means of connecting lines 39 with an electronic circuit 41 also held in the upper second housing part 3 b.
Die elektronische Schaltung 41 kann hierzu mittels Halteele menten 43 im Gehäuseteil 3b fixiert sein (vgl. Figur) oder auch unmittelbar von ins Gehäuse innere ragenden Enden der bei spielsweise in das Gehäuseteil 3b eingespritzten Anschlußkon takte getragen werden.The electronic circuit 41 can be fixed to this by means of holding elements 43 in the housing part 3 b (see FIG. 1 ) or directly from ends protruding into the housing ends of the injected into the housing part 3 b, for example, contact bumps.
Die elektronische Schaltung 41 kann im einfachsten Fall le diglich aus einer gedruckten Leiterplatte bestehen, auf der die erforderlichen Bauelemente angeordnet sind. Gleichzeitig kann die Leiterplatte eine Fassung 45 für das Aufnehmen der Anschlußpins 23 des Trägers 19 aufweisen. Das Kontaktieren der elektronischen Schaltung mit dem Drucksensor 21 erfolgt dann in einfacher Weise gleichzeitig mit dem Aufstecken des oberen Gehäuseteils 3b auf das untere Gehäuseteil 3a.In the simplest case, the electronic circuit 41 can consist of a printed circuit board on which the necessary components are arranged. At the same time, the circuit board can have a socket 45 for receiving the connection pins 23 of the carrier 19 . The contacting of the electronic circuit with the pressure sensor 21 is then carried out in a simple manner simultaneously with the plugging in the upper housing part 3b onto the lower housing part 3 a.
Hierzu kann der untere Gehäuseteil 3a, wie in der Figur dar gestellt, einen Aufnahmebereich 47 mit einer Schulter als Anschlag für die Stirnseite des oberen Gehäuseteils 3b auf weisen, sowie eine obere Gehäusewandung 49, die nach dem Auf stecken des oberen Gehäuseteils 3b auf das untere Gehäuseteil 3a über eine Schulter 51 an der Unterseite des oberen Gehäu seteils 3b hinausragt. Diese kann dann nach dem Zusammenfügen der beiden Gehäuseteile 3a, 3b zur festen Verbindung der Ge häuseteile umgebördelt werden.For this purpose, the lower housing part 3 a, as shown in the figure, have a receiving area 47 with a shoulder as a stop for the end face of the upper housing part 3 b, and an upper housing wall 49 , which after plugging on the upper housing part 3 b on the lower housing part 3 a protrudes over a shoulder 51 on the underside of the upper housing set 3 b. This can then be flanged after joining the two housing parts 3 a, 3 b for the fixed connection of the Ge housing parts.
Um einen dichten Abschluß des Gehäuseinnenraums zu gewährlei sten, kann an der Verbindungsstelle der beiden Gehäuseteile 3a, 3b ein weiteres Dichtelement 53, beispielsweise in Form eines O-Rings, vorgesehen sein.To a tight seal of the housing interior to ensu sten, can a at the juncture of the two housing parts 3, 3 b a further sealing element 53, for example in the form of an O-ring may be provided.
Die elektronische Schaltung dient zur Realisierung der Schalt funktion(en) und kann in an sich bekannter Weise zusätzlich eine Temperaturkompensation des Sensorsignals und/oder eine Verstärkung des Signals bewirken.The electronic circuit is used to implement the switching function (s) and can additionally in a manner known per se temperature compensation of the sensor signal and / or Cause amplification of the signal.
Fig. 2a zeigt eine erste Ausführungsform der elektronischen Schaltung 41, welcher das Signal U des Drucksensors 21 zuge führt wird. Der Drucksensor 21 erzeugt eine dem detektierten Druck p des zu überwachenden Druckmediums entsprechende, vor zugsweise proportionale Spannung U. Die elektronische Schal tung 41 umfaßt die Auswerte- und Schalteinheit 55 mit mehre ren, im dargestellten Ausführungsbeispiel drei geschalteten Ausgängen 57. Dabei kann jeder der beiden Pole eines geschal teten Ausgangs 57 mit einem Anschlußkontakt 37 des Gehäuses 3 verbunden sein. Wird jedoch bei mehreren geschalteten Ausgän gen ein Schalten gegenüber einem gemeinsamen Bezugspotential gewünscht, so können auch die betreffenden Pole miteinander verbunden und auf einen gemeinsamen Anschlußkontakt 37 gelegt werden. Ist beispielsweise das Schalten gegenüber dem Bezugs potential der Karosserie gewünscht, so kann auch jeweils nur ein Pol eines geschalteten Ausgangs 57 mit einem Anschlußkon takt 37 verbunden sein und der jeweils andere gemeinsame Pol auf das (metallische) Gehäuse 3 gelegt werden, welches über den Fortsatz 11 mit dem Bezugspotential des Kfz verbunden wird. Fig. 2a shows a first embodiment of the electronic circuit 41 , which the signal U of the pressure sensor 21 is supplied. The pressure sensor 21 generates a, corresponding to the detected pressure p of the pressure medium to be monitored, before preferably proportional voltage U. The electronic circuit device 41 comprises the evaluation and switching unit 55 with several ren, three switched outputs 57 in the illustrated embodiment. Each of the two poles of a scarfed output 57 can be connected to a connection contact 37 of the housing 3 . However, if switching to a common reference potential is desired in the case of a plurality of switched outputs, the poles in question can also be connected to one another and placed on a common connection contact 37 . For example, if switching to the reference potential of the body is desired, only one pole of a switched output 57 can be connected to a contact 37 and the other common pole can be placed on the (metallic) housing 3 , which is connected to the extension 11 is connected to the reference potential of the motor vehicle.
Der Auswerte- und Schalteinheit 55 ist ein Speicher 59 zuge ordnet, in dem die gewünschte Anzahl von Schaltschwellwerten gespeichert sein kann. Der Speicher 59 ist vorzugsweise als nicht-flüchtiger Speicher, beispielsweise als PROM, ausgebil det.The evaluation and switching unit 55 is assigned a memory 59 in which the desired number of switching threshold values can be stored. The memory 59 is preferably designed as a non-volatile memory, for example as a PROM.
Gemäß der in Fig. 2a dargestellten Ausführungsform kann die Auswerte- und Schalteinheit 55 abhängig vom Ausgangssignal U des Drucksensors 21 (und damit abhängig vom Druck p des zu überwachenden Druckmediums) die gewünschten Schaltvorgänge durch das Schließen des dem betreffenden geschalteten Ausgang 57 zugeordneten Schalters 61 bewirken.According to the embodiment shown in FIG. 2a, the evaluation and switching unit 55 can effect the desired switching processes depending on the output signal U of the pressure sensor 21 (and thus depending on the pressure p of the pressure medium to be monitored) by closing the switch 61 associated with the relevant switched output 57 .
Im einfachsten Fall kann für jeden der drei dargestellten geschalteten Ausgänge 57 im Speicher 59 ein Schaltschwellwert gespeichert sein, wobei bei Überschreiten des niedrigsten Schaltschwellwertes ein erster der geschalteten Ausgänge 57, bei Überschreiten des zweithöchsten Schaltschwellwerts der zweite der geschalteten Ausgänge 57 und bei Überschreiten eines dritten Schaltschwellwerts der dritte der drei geschal teten Ausgänge 57 geschaltet werden kann. Selbstverständlich kann hierbei jeder Schalter 61 entweder als Schließer oder als Öffner ausgebildet sein.In the simplest case, a switching-threshold value can be stored for each of the connected outputs 57 three illustrated in the memory 59, wherein on exceeding the lowest switching threshold value, a first one of the connected outputs 57, when exceeding the second highest switching threshold value of the second one of the connected outputs 57 and, if a third switching threshold the third of the three switched outputs 57 can be switched. Of course, each switch 61 can be designed either as a make contact or as a break contact.
Die Auswerte- und Schalteinheit 55 kann jedoch selbstverständ lich auch infolge eines Über- und/oder Unterschreiten eines Schaltschwellwertes eine zeitliche Aufeinanderfolge des An steuerns der dargestellten geschalteten Ausgänge 57 auslösen. Hierzu können im Speicher 59 neben dem Schaltschwellwert ent sprechende Zeiten gespeichert sein.However, the evaluation and switching unit 55 can, of course, also trigger a chronological sequence of the switching outputs 57 shown, as a result of the switching threshold value being exceeded and / or undershot. For this purpose, corresponding times can be stored in the memory 59 in addition to the switching threshold value.
Bei der in Fig. 2b dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist der Auswerte- und Schalteinheit 55 ein intelligentes Bus interface 63 nachgeschaltet, mit dessen Hilfe die Auswerte- und Schalteinheit 55 Informationen über von ihr ermittelte erforderliche Schaltfunktionen über einen Bus 65 an eine nicht dargestellte übergeordnete Steuereinheit übermittelt werden. Die eigentlichen Schaltvorgänge können dann von der übergeord neten Steuereinheit ausgelöst werden. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2b ergibt sich gegenüber dem Übertragen eines vor zugsweisen digitalisierten Sensorsignals U über ein Bussystem oder auf andere Weise an eine zentrale Steuereinheit der Vor teil, daß das Bussystem lediglich mit einer geringen Datenrate belastet wird, da die erforderliche Intelligenz zur Auswertung des Sensorsignals U bereits in der Druckschalteinrichtung integriert ist.In the embodiment of the invention shown in FIG. 2b, the evaluation and switching unit 55 is followed by an intelligent bus interface 63 , with the aid of which the evaluation and switching unit 55 sends information about required switching functions determined by it via a bus 65 to a higher-level control unit, not shown be transmitted. The actual switching operations can then be triggered by the superordinate control unit. In the embodiment according to FIG. 2b, compared to the transmission of a preferably digitized sensor signal U via a bus system or in some other way to a central control unit, the part that the bus system is only loaded with a low data rate, since the intelligence required for evaluation of the sensor signal U is already integrated in the pressure switching device.
Auf diese Weise bietet die vorliegende Erfindung den Vorteil einer äußerst einfachen Anpassung der Funktionen der Druck schalteinrichtung an Kundenwünsche. Hierzu ist lediglich ein Redesign der Auswerte- und Schalteinheit 55 bzw. das Speichern geänderter Schaltschwellwerte im Speicher 59 erforderlich. Gegenüber einem bei bisher bekannten mechanischen Druckschal tern erforderlichen Redesign ist dies jedoch mit einem weitaus geringeren zeitlichen und finanziellen Aufwand verbunden.In this way, the present invention offers the advantage of an extremely simple adaptation of the functions of the pressure switching device to customer requirements. All that is required for this is a redesign of the evaluation and switching unit 55 or the storage of changed switching threshold values in the memory 59 . Compared to a redesign required in previously known mechanical pressure scarf ters, however, this is associated with a much lower expenditure of time and money.
Claims (13)
- a) mit einem in einem Gehäuse (3) angeordneten Drucksensor (21), welcher ein dem Druck (p) eines einer Zuführöff nung (15) des Gehäuses (3) zugeführten Druckmediums entsprechendes elektrisches Signal (U) erzeugt, und
- b) mit einer Auswerte- und Schalteinheit (55), welcher das elektrische Sensorsignal (U) zugeführt ist und welche das Sensorsignal (U) mit wenigstens einem Schaltschwell wert vergleicht und bei Überschreiten und/oder Unter schreiten des Schaltschwellwertes eine Schaltfunktion oder eine Folge von Schaltfunktionen auslöst.
- a) with a in a housing ( 3 ) arranged pressure sensor ( 21 ), which generates a pressure (p) of a feed opening ( 15 ) of the housing ( 3 ) supplied pressure medium corresponding electrical signal (U), and
- b) with an evaluation and switching unit ( 55 ), which is supplied with the electrical sensor signal (U) and which compares the sensor signal (U) with at least one switching threshold and, if the switching threshold value is exceeded and / or undershot, a switching function or a sequence of Triggers switching functions.
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